Los científicos están diseñando materiales que son mil veces más pequeños que el ancho de un cabello.

Conocidos como nanomateriales o nanopartículas, algunos podrían ayudar a tratar enfermedades.

Sin embargo, la ingeniería de partículas para aplicaciones biomédicas sigue siendo un desafío, particularmente al pasar del tubo de ensayo a entornos biológicos.

Este es un tema que discutimos en un artículo reciente. Una nanopartícula en el laboratorio es una cosa, sino una nanopartícula que interactúa con la sangre, células y tejidos es otro, y el comportamiento de las partículas puede cambiar considerablemente al pasar de un entorno a otro.

Las "interacciones bio-nano" son las que gobiernan estos cambios en el comportamiento, y esta es un área de investigación con muchas dificultades, pero también recompensas significativas.

Uso de nanopartículas para atacar enfermedades

Las nanopartículas podrían ayudar a crear tratamientos médicos más efectivos. El objetivo es mejorar áreas que van desde la administración de medicamentos hasta la detección de enfermedades.

Uno de los posibles beneficios de las nanopartículas es la posibilidad de desarrollar terapias dirigidas, para que los medicamentos lleguen exactamente a donde se necesitan en el cuerpo.

Por ejemplo, Hoy en día existen muchos quimioterapéuticos altamente efectivos, pero debido a que no interactúan solo con las células cancerosas sino también con las sanas, muchos de ellos tienen efectos secundarios como daño al corazón y a la médula ósea. Esto limita su eficacia y juega un papel importante en por qué el tratamiento del cáncer puede ser tan difícil.

¿Por qué es tan difícil apuntar?

Pero las terapias farmacológicas dirigidas que utilizan nanopartículas también siguen siendo limitadas. Como en muchas otras áreas, lo que funciona en el laboratorio puede ser difícil de trasladar a la clínica.

Un ejemplo es el uso de nanopartículas como "portadores" que se cargan con un fármaco y luego se acumulan en las células objetivo (ver imagen a continuación).

Estos tipos de nanopartículas pueden funcionar bien en el laboratorio, pero cuando se usa en entornos biológicos más complejos (como en la sangre en lugar de en una solución tampón salina), las cosas se complican rápidamente.

Por ejemplo, cuando se inyectan nanopartículas en la sangre, las proteínas se adsorben en su superficie y esto puede cambiar completamente su comportamiento. Esto se debe a que este biorecubrimiento cambia propiedades importantes de las partículas, incluida la carga (positiva, neutral o negativo) y tamaño.

Soluciones posibles

Se están desarrollando nuevos métodos para evaluar mejor las nanopartículas. Esto incluye técnicas de investigación que pueden complementar los estudios con células y animales.

Un ejemplo son los canales de microfluidos que pueden imitar los vasos sanguíneos y pueden usarse para estudiar el comportamiento de los nanomateriales en los capilares sanguíneos.

Otra opción utiliza tejidos y órganos impresos en 3D. En un ejemplo reciente, Los hidrogeles llenos de células se imprimieron sobre una superficie utilizando una impresora 3D personalizada.

El punto clave es tener ajustable complejidad. Es decir, pudiendo ajustar estos métodos para que podamos obtener información relevante y valiosa de los estudios. Pero no tan complejo que resulte difícil comprender los mecanismos implicados.

Esto es importante, porque una nanopartícula administrada a un animal experimenta varios niveles de complejidad biológica en su viaje desde el torrente sanguíneo hasta el área objetivo (ver imagen a continuación). Para comprender completamente lo que está sucediendo, tenemos que estudiarlos todos.

Nanomedicinas del mañana

Cuanto más aprendamos sobre la ciencia bio-nano, o cómo los materiales interactúan con la biología en la nanoescala, más fácil será diseñar nanopartículas que se comporten como queremos que lo hagan.

Después de años de esfuerzos concertados, está surgiendo una imagen más clara de los mecanismos que determinan qué tan bien funcionará una nanopartícula y el alcance total del desafío que tenemos ante nosotros está comenzando a aclararse.

Es poco probable que se descubra una sola "solución rápida".

En lugar de, La investigación que logre combinar con éxito ideas de diferentes campos e investigadores probablemente conducirá al desarrollo de nanopartículas específicas nuevas y mejoradas.

El objetivo es proporcionar nuevos tratamientos para enfermedades que son difíciles, o incluso imposibles, de tratar en la actualidad.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.